Collision-free, goal-directed navigation in environments containing unknown static and dynamic obstacles is still a great challenge, especially when manual tuning of navigation policies or costly motion prediction needs to be avoided. In this paper, we therefore propose a subgoal-driven hierarchical navigation architecture that is trained with deep reinforcement learning and decouples obstacle avoidance and motor control. In particular, we separate the navigation task into the prediction of the next subgoal position for avoiding collisions while moving toward the final target position, and the prediction of the robot's velocity controls. By relying on 2D lidar, our method learns to avoid obstacles while still achieving goal-directed behavior as well as to generate low-level velocity control commands to reach the subgoals. In our architecture, we apply the attention mechanism on the robot's 2D lidar readings and compute the importance of lidar scan segments for avoiding collisions. As we show in simulated and real-world experiments with a Turtlebot robot, our proposed method leads to smooth and safe trajectories among humans and significantly outperforms a state-of-the-art approach in terms of success rate. A supplemental video describing our approach is available online.


翻译:在含有未知静态和动态障碍的环境中,在有未知静态和动态障碍的环境中,目标定向导航仍是一项巨大挑战,特别是在需要避免对导航政策进行手工调整或进行昂贵的动作预测时,我们因此在本文件中提议一个次级目标驱动的等级导航结构,经过深加学习和分解障碍避免和运动控制的培训。特别是,我们将导航任务分为下一个次级目标位置的预测,以避免碰撞,同时向最后目标位置移动,以及预测机器人的速度控制。我们的方法依靠2D Lidar,学会在仍然实现目标导向行为的同时避免障碍,并生成达到次级目标的低速度控制命令。在我们的结构中,我们把注意力机制应用于机器人的2D Lidar读数,并理解Lidar扫描段对于避免碰撞的重要性。我们在与Turtobot机器人的模拟和现实世界实验中显示,我们提议的方法导致人类之间平稳和安全的轨迹,并大大超越了在线成功率的状态方法。</s>

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
60+阅读 · 2020年3月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
58+阅读 · 2019年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
12+阅读 · 2023年1月19日
Arxiv
66+阅读 · 2022年4月13日
Arxiv
35+阅读 · 2021年8月2日
Arxiv
35+阅读 · 2020年1月2日
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
15+阅读 · 2018年6月23日
VIP会员
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
相关论文
Arxiv
12+阅读 · 2023年1月19日
Arxiv
66+阅读 · 2022年4月13日
Arxiv
35+阅读 · 2021年8月2日
Arxiv
35+阅读 · 2020年1月2日
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
15+阅读 · 2018年6月23日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员